Tacho generátorok - típusok, készülékek és működési elv

A "tachogenerátor" szó két szóból származik - a görög "tachos" jelentése "gyors" és a latin "generátor". A tachogenerátor egy változtatható vagy állandó elektromos mérőmikrogép, amely a berendezés tengelyére van felszerelve és a tengely forgási sebességének aktuális értékét elektromos jellé alakítja át, melynek paramétere a forgási frekvenciáról hordoz információt.

Ez a paraméter lehet generált EMF vagy a jel frekvenciaértéke. A tachogenerátor kimeneti jele egy vizuális kijelzőre (pl. kijelzőre) vagy egy automatikus tengelysebesség-szabályozó berendezésre vezethető, amelyen a tachogenerátor működik.

A tachogenerátorok a kimeneten generált jel típusától függően többféle típusúak: váltakozó feszültség- vagy áramjellel (aszinkron vagy szinkron tachogenerátorok), vagy állandó jellel.

DC tachogenerátor

Az egyenáramú tachogenerátor olyan kollektorgép, amely vagy állandó mágnesekkel (gyakrabban) vagy az állórészén található gerjesztőtekerccsel (kevésbé gyakori) gerjeszt. A mérő emf a tachogenerátor rotor tekercsére indukálódik, és pontosan arányosnak bizonyul a forgórész forgási szögsebességével, valójában a mágneses fluxus változási sebességével, pontosan összhangban az elektromágneses indukció törvényével.

A kimeneti jel - egy feszültség, amelynek értéke egyenesen arányos a forgórész forgási szögsebességével - a keféken keresztül távozik a kollektorból. Mivel a munka magában foglalja gyűjtő és ecsetek, az ilyen egység gyorsabban kopik, mint egy váltakozó áramú tachogenerátor. A probléma az, hogy a kefegyűjtő egység működése során impulzuszajt generál egy ilyen tachogenerátor kimeneti jelében.

Az egyenáramú tachogenerátor kimeneti jele így vagy úgy feszültség, ami megnehezíti a feszültség pontos fordulatszámmá alakítását, mivel a mágneses eltérítési fluxus függ a mágnesek hőmérsékletétől, az érintkezési pont elektromos ellenállásától. a kollektorral ellátott kefék (amely idővel változik), végül - az állandó mágnesek idővel történő lemágnesezésétől.

Mindazonáltal bizonyos esetekben az egyenáramú tachogenerátorok kényelmesek a kimeneti jel megjelenítési formájára, valamint arra a természetes jelenségre, hogy ennek a jelnek a polaritását megfordítják a tengely forgásirányának változásával összhangban.

Az egyenáramú tachogenerátorokat egy St «transzformációs tényező» jellemzi, amely az eltávolított Uout feszültség és az adott feszültségnek megfelelő Frot forgási frekvencia arányát fejezi ki.Ezt a paramétert a tachogenerátor műszaki dokumentációja határozza meg, és millivoltban mérik, szorozva a percenkénti fordulatszámmal. Ennek a paraméternek és a tachogenerátor kimeneti feszültségének ismeretében kiszámíthatja az áram frekvenciáját a képlet segítségével:

Elektromos motor beépített tachogenerátorral:

Aszinkron váltakozó áramú tachogenerátor

Az aszinkron váltakozó áramú tachogenerátorok hasonló kialakításúak aszinkron mókuskalitkás motorokhoz… A forgórész itt üreges henger alakú (általában réz vagy alumínium), és az állórész két, egymásra merőleges tekercset tartalmaz. Az egyik állórész tekercs a gerjesztő tekercs, a második a kimeneti tekercs. A gerjesztőtekercset meghatározott amplitúdójú és frekvenciájú váltakozó árammal látják el, a kimeneti tekercset pedig a mérőeszközhöz csatlakoztatják.

Amikor a mókus rotor forog, időszakonként megtöri a két tekercs mágneses fluxusának kezdeti ortogonalitását, a mágneses mezők képének torzulása következtében a kimeneti tekercsben időszakosan EMF indukálódik. Ha a forgórész álló helyzetben van, akkor a gerjesztőtekercs mágneses fluxusa nem torzul, és nem indukálódik EMF a kimeneti tekercsben. Itt a generált EMF nagysága arányos a tengely forgási sebességével.

Mivel a terepi tekercsbe táplált áramnak saját frekvenciája van, amely eltér a tengely forgási sebességétől, az ilyen tachogenerátort aszinkronnak nevezik. Ez a kialakítás többek között lehetővé teszi a rotor forgásirányának megítélését a kimeneti jel fázisa alapján - a forgásirány megváltoztatásakor a fázis megfordul.

Szinkron váltakozó áramú tachogenerátor

A szinkron tachogenerátorok kefe nélküli váltakozó áramú gépek.A forgórész mágnesezését állandó mágnes hozza létre, miközben egy vagy több tekercs van az állórészen. Ebben az esetben a kimeneti jel amplitúdója és frekvenciája is arányos lesz a tengely forgási sebességével. A sebességadatok ezért amplitúdóértékkel (amplitúdódetektálás) és közvetlenül frekvenciával (frekvenciadetektálás) is mérhetők. A forgásirány azonban nem határozható meg a szinkron tachogenerátor kimeneti jeléből.

A szinkron váltakozó áramú tachogenerátor forgórésze többpólusú mágnes formájában készülhet, és a kimeneti jelben egymás után több impulzust ad a tengely egy fordulatára. Az ilyen tachogenerátorok az aszinkronokkal együtt hosszabb élettartammal rendelkeznek, mivel nem rendelkeznek mechanikai kopásra hajlamos kefegyűjtő eszközzel.

Frekvenciaérzékelés

Mivel a szinkron tachogenerátor kimeneti frekvenciája nem függ a hőmérséklettől és egyéb tényezőktől, a vele végzett frekvencia mérések pontosabbak. A számítás nagyon egyszerű, elég tudni a forgórész p póluspárjainak számát:

De van egy árnyalat is. Ahhoz, hogy a számítások pontossága kellően nagy legyen, olyan időt kell hozzárendelni, amely alatt elméletileg már változhat a sebesség, ami azt jelenti, hogy az impulzusok számlálása közben a mérési hiba nő, ami káros.

A mérési hiba csökkentése érdekében a forgórészt többpólusúvá alakítják, hogy a számításokat gyorsabban lehessen elvégezni, majd a vezérlőrendszer reakciója gyorsabban követhető. Egy pólus esetén a frekvencia kiszámítása a következő képlettel történik:

ahol N a kiolvasott impulzusok száma, T az impulzusszámlálási periódus

Szinkron tachogenerátornál a jel amplitúdója a fordulatszámtól függően változik, ezért a kimeneti frekvencia detektor tervezésénél fontos figyelembe venni a tachogenerátor kimeneti feszültségeinek teljes lehetséges amplitúdótartományát.

Amplitúdó érzékelés

A frekvencia meghatározásának amplitúdós módszerével a frekvenciaérzékelő áramköre egyszerűbb lesz, de itt fontos figyelembe venni az olyan tényezők hatását, mint: hőmérséklet, nem mágneses rés változása stb. frekvencia , annál nagyobb a kimenő jel amplitúdója, ezért az érzékelő áramkör általában egyenirányító ill. Aluláteresztő szűrő, ahol a mV * rpm-ben mért konverziós tényező lehetővé teszi a frekvencia meghatározását a következő képlettel:

A jelen cikkben tárgyalt hagyományos tachogenerátor-típusokon kívül impulzusérzékelőket is használnak a modern technológiákban. optocsatolók alapján, Hall szenzorok stb. A tachogenerátorok előnye, hogy detektorral párosítva nem igényelnek további áramforrást. A hagyományos gépi típusú tachogenerátorok hátrányai közé tartozik a gyenge érzékenység alacsony fordulatszámon és a bevezetett fékezőnyomaték.